EP0855592B1 - Optoakustischer Gassensor - Google Patents

Optoakustischer Gassensor Download PDF

Info

Publication number
EP0855592B1
EP0855592B1 EP97101168A EP97101168A EP0855592B1 EP 0855592 B1 EP0855592 B1 EP 0855592B1 EP 97101168 A EP97101168 A EP 97101168A EP 97101168 A EP97101168 A EP 97101168A EP 0855592 B1 EP0855592 B1 EP 0855592B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
measuring
gas
cell
light source
filter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP97101168A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0855592A1 (de
Inventor
Martin Dr. Forster
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Building Technologies AG
Original Assignee
Siemens Schweiz AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Schweiz AG filed Critical Siemens Schweiz AG
Priority to ES97101168T priority Critical patent/ES2268716T3/es
Priority to DE59712692T priority patent/DE59712692D1/de
Priority to PT97101168T priority patent/PT855592E/pt
Priority to EP97101168A priority patent/EP0855592B1/de
Priority to US09/010,657 priority patent/US6006585A/en
Publication of EP0855592A1 publication Critical patent/EP0855592A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0855592B1 publication Critical patent/EP0855592B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/1702—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated with opto-acoustic detection, e.g. for gases or analysing solids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/1702—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated with opto-acoustic detection, e.g. for gases or analysing solids
    • G01N2021/1704—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated with opto-acoustic detection, e.g. for gases or analysing solids in gases
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028—Material parameters
    • G01N2291/02809—Concentration of a compound, e.g. measured by a surface mass change
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028—Material parameters
    • G01N2291/02872—Pressure

Definitions

  • the present invention relates to an optoacoustic gas sensor, comprising a sensor body which has a light source, a measuring cell with a gas-permeable membrane and a measuring microphone, an optical measuring filter arranged between the light source and the measuring cell, and evaluation electronics.
  • the function of these gas sensors is based on the photoacoustic effect, in which upon irradiation of a gas to be detected by modulated light an acoustic pressure wave is caused, the size of which is in direct proportion to the concentration of the gas in question.
  • the acoustic pressure wave arises because the gas absorbs the light radiation and thereby heats up. This results in a thermal expansion and, according to the modulation of the light radiation, a periodic pressure fluctuation.
  • a measurement of the acoustic pressure can then infer the concentration of the gas to be detected.
  • gases are distinguished by the use of light sources of different wavelengths corresponding to the absorption lengths of the gases.
  • laser sources or broadband light sources such as incandescent filaments together with optical bandpass filters, are used.
  • Optoacoustic gas sensors of the type mentioned in the introduction are described, for example, in EP-A-0 151 474 and EP-A-0 760 474 (document falling under Article 54 (3) EPC).
  • the longitudinal axis of the measuring cell is perpendicular to the longitudinal axis of the sensor body and the light source is arranged so that it irradiates the measuring cell and the membrane remains unirradiated and can not cause interference signals.
  • the gas sensor is explosion-proof, as the light source is sealed from the environment. This sensor has proven itself very well in practice, as long as the concentration of the gases to be detected is above a certain minimum concentration, which is almost always the case with CO 2 .
  • flammable solvents containing CH bonds can range from 300 to 3000 ppm or NH 3 in the range of 100 to 200 ppm with this optoacoustic Sensor barely detected.
  • the detection of combustible solvents containing CH bonds would be a particularly important application for optoacoustic gas sensors, because in the stated range of 300 - 3000 ppm pellistors are only conditionally usable and can also easily poison, and because metal oxide sensors can detect the concentrations mentioned but too unstable.
  • the reason for the limited sensitivity of the optoacoustic gas sensors is that wall effects (zero point signal), air pressure fluctuations (caused by the operation of doors or ventilation systems) and vibrations (caused by the building itself or by motors or persons) generate interference signals that limit the detection restrict the optoacoustic gas sensors down.
  • the obvious solution for minimizing the above-mentioned signals would be to use larger measuring cells and larger light sources, but this would lead to a noticeable increase in the dimensions of the sensor body and a corresponding increase in the cost of the sensor.
  • the invention will now be an opto-acoustic gas sensor of the type mentioned are given with a significantly increased sensitivity.
  • the sensor body has a separate cell of the measuring cell reference cell with a gas-permeable membrane and a reference microphone, which is shielded against opto-acoustic signals of the gas to be measured, after which between the light source and the reference cell, an optical Reference filter is arranged, which either no direct or only such radiation of the light source in the reference cell passes, which is not or only very little absorbed by the gas to be measured, and then takes place in the transmitter a subtraction of the signals of the two microphones.
  • the solution according to the invention eliminates the interference signals caused by vibrations and air pressure fluctuations.
  • the elimination of the former interference signals is accomplished by the use of the reference microphone, which does not receive optoacoustic signals of the gas to be measured, and the elimination of the latter occurs through the spatially separated reference cell with the reference microphone.
  • reference filter ensures that no optoacoustic signals of the gas to be detected are produced in the reference cell, so that the reference microphone can not receive such signals as well.
  • reference filter also eliminates the null point signals caused by wall effects, which originate mainly from the modulated heating of the optical filter arranged between the light source and the measuring cell.
  • the optoacoustic gas sensor described in this article with two measuring cells and a microphone can not solve the task set, because on the one hand mechanical vibrations that are transmitted to the membrane of the microphone can not be compensated and therefore cause interference signals, and because on the other hand caused by wall effects Zero-point signals can not be compensated either. Moreover, this gas sensor is relatively difficult to manufacture and expensive.
  • the gas sensor consists of two identical, half-round housing halves 1 and 2 made of aluminum injection molding or other suitable material, which form a cylindrical sensor body composed of a circuit board 3 and two locking rings 4 and 5.
  • Each of the two housing halves 1 and 2 contains a cylindrical chamber, wherein the chamber of a housing half 1 as a measuring cell 6 and the chamber of the other housing half 2 serves as a reference cell 7, and one of the measuring and the reference cell 6 and 7 upstream chamber 8 and 9 for receiving one of the Mess - And the reference cell 6 and 7 common light source 10 is provided.
  • Measuring cell 6 and reference cell 7 are each completed by an optical measuring filter 11 or reference filter 12 towards the light source 10.
  • the light source 10 is preferably arranged so that its filament lies on the extension of the longitudinal axes of the two cylindrical chambers, measuring cell 6 and reference cell 7.
  • the measuring and the reference cell 6 and 7 each have a bore for the passage of a measuring microphone 13 and a reference microphone 14.
  • the upper end faces of the two housing halves 1 and 2 each have one to the measuring or reference cell 6, 7 through opening, in each of which a gas-permeable membrane 15 and a perforated grid 16 are inserted thereafter.
  • the membrane 15, which is permeable to gas and impermeable to water droplets, consists of a close-meshed material with openings of the order of nanometers.
  • the perforated grids 16 serve as a carrier for the membranes 15 and also prevent direct irradiation of the membranes by the light source 10.
  • Measuring microphone 13, reference microphone 14 and light source 10 are mounted on the circuit board 3, which also still carries a photodiode 17 for monitoring the intensity of the light emitted by the light source 10.
  • holes 18 and 19 are provided for the passage of the light source 10 and the photodiode 17, wherein the bore 18 is arranged for the light source 10 at the interface between the two housing halves 1, 2, so that the light source 10 depending Half in one of the housing halves 1, 2 is located.
  • the bore 19 for the photodiode 17 is shown in accordance with the bottom of the chamber 8, but they could as well as the bore 18 are each half in each chamber. In any case, so that both housing halves 1 and 2 are identical and for the production of which only one mold is required, the chamber 9 is provided with this bore.
  • the two housing halves 1 and 2 are provided at their flat side surfaces with bolts and associated holes, which serve for guidance and adjustment.
  • the measuring and the reference filter 11, 12 are glued into the corresponding sensor half 1 and 2, the sensor halves 1 and 2 are plugged together at their flat side surfaces, fixed with the rings 4 and 5 and firmly connected, preferably glued or glued and the circuit board 3 is potted with the sensor body.
  • the measuring and reference cells 6 and 7 and the measuring and reference microphones 13 and 14 are identical.
  • the printed circuit board 3 is connected to a further printed circuit board, not shown, which contains a driver and transmitter.
  • the light source 10 is a conventional filament lamp or a laser source.
  • the photodiode 17 consists of a silicon cell and a daylight filter. When using a lamp with incandescent filament as the light source 10, the photodiode 17 measures the light intensity in a wavelength range of preferably 900 nm.
  • the incandescent filament emits light over a broad spectrum down to the infrared range, and in most cases, a spectral line in the infrared range for gas detection used. However, it is believed that a control measurement of the light intensity at 900 nm for monitoring the light intensity in the infrared range is sufficiently meaningful and reliable. If the light source 10 preferably radiates in the region of the long-wave infrared, instead of the silicon photodiode 17, an infrared sensor can also be used.
  • the driver electronics cause the light source 10 to turn on and off in a duty cycle of 1: 3, with a switching cycle lasting approximately 1/10 second.
  • the heating of the filament when switching on the light source 10 is usually faster than the cooling when switching off, so that the duty cycle of 1: 3 ensures sufficient cooling of the filament after switching off.
  • the output signals of the measuring microphone 13 and of the reference microphone 14 are fed to the evaluation electronics, where a subtraction of the two signals takes place (FIG. 3). The result of this subtraction is amplified and converted into a DC voltage by phase-sensitive rectification.
  • the gas concentration value is determined by comparing the voltage signal with stored calibration values to which gas concentration values are assigned.
  • the measuring and reference filters 11 and 12 act as optical bandpass filters with a characteristic passband characteristic of the gas to be detected in the form of a narrow spectral band. For the detection of CO 2 this spectral band is around 4.25 ⁇ m, for the detection of NH 3 around 10 ⁇ m.
  • the filters 11 and 12 are glued with their visible light absorbing adhesive in their housing half 1 and 2, wherein the absorption of the visible light prevents the illumination of the measuring and the reference cell 6 and 7 with undesired wavelengths. As a result of the absorption of the visible light, the adhesive and the filters 11 and 12 are heated. This causes an acoustic signal which is used to check the operation of the microphones 13, 14, the light source 10 and the photodiode 17. Because as soon as this signal disappears, at least one of the named components is no longer functional. The serving for this function control circuits are not shown.
  • the gas present in the measuring cell is irradiated by modulated light of the light source 10.
  • the gas absorbs the light radiation and heats up. This results in a thermal expansion and, according to the modulation of the light radiation, a periodic pressure fluctuation, so that an acoustic pressure wave is caused whose strength is in direct proportion to the concentration of the gas.
  • the sought concentration is determined by measuring the acoustic pressure.
  • interference signals are superimposed on the measurement signal of the relevant gas sensor, which limit the detection limit of the sensor down.
  • the interference signals are essentially caused by wall effects, air pressure fluctuations and vibrations.
  • the interference signals caused by vibrations are eliminated by using a second identical microphone (reference microphone 14), which does not receive optoacoustic signals S (FIG. 3) of the gas to be detected, as reference in parallel to the measuring microphone 13 and subtracting the signals of the two microphones become.
  • the interference caused by air pressure fluctuations are eliminated by using a reference cell 7 parallel to the measuring cell 6 and placing the reference microphone 14 in this reference cell. Then the interfering signals are contained both in the signal of the measuring cell and in the signal of the reference cell, and do not influence the measuring signal obtained by subtracting these two signals.
  • the reference microphone 14 in the reference cell 7 must not receive optoacoustic signals S of the gas to be detected, so that the signals caused by vibrations are also eliminated. These Condition is most easily satisfied by the fact that no irradiation of the gas contained therein with modulated light in the reference cell 7 or that the reaching into the reference cell 7 radiation from the detected gas is not or only very little absorbed.
  • a reference filter 12 irradiated by an identical light source, which also heats up in a modulated manner.
  • a common light source 10 is used for measurement and reference cell 6 and 7.
  • the reference filter 12 may also be formed without mirror layer 20 and allow infrared radiation to penetrate into the reference cell 7. In this case, care must be taken to ensure that the infrared radiation penetrating into the reference cell 7 either has a different wavelength than the infrared radiation penetrating into the measuring cell 6 or is absorbed very little by the gas to be detected.
  • the measuring and reference filters 11 and 12 are glued into the respective housing half 1 or 2, and the circuit board 3 is equipped with the required components light source 10, Messmilcrofon 13, reference microphone 14 and photodiode 17. Then the two housing halves 1 and 2 are glued together and secured by gluing the rings 4 and 5, and finally the circuit board 3 is potted with the sensor body.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen optoakustischen Gassensor, mit einem Sensorkörper, welcher eine Lichtquelle, eine Messzelle mit einer gaspermeablen Membran und einem Messmikrofon, ein zwischen Lichtquelle und Messzelle angeordnetes optisches Messfilter und eine Auswerteelektronik aufweist.
  • Die Funktion dieser Gassensoren beruht auf dem fotoakustischen Effekt, bei dem bei Bestrahlung eines zu detektierenden Gases durch moduliertes Licht eine akustische Druckwelle verursacht wird, deren Grösse in direktem Verhältnis zur Konzentration des betreffenden Gases steht. Die akustische Druckwelle entsteht deswegen, weil das Gas die Lichtstrahlung absorbiert und sich dadurch erwärmt. Daraus resultiert eine thermische Ausdehnung und, entsprechend der Modulation der Lichtstrahlung, eine periodische Druckschwankung.
  • Eine Messung des akustischen Druckes lässt dann auf die Konzentration des zu detektierenden Gases zurückschliessen. Verschiedene Gase werden durch die Verwendung von Lichtquellen verschiedener, den Absorptionslängen der Gase entsprechender, Wellenlängen unterschieden. Es werden dafür Laserquellen oder breitbandige Lichtquellen, wie zum Beispiel Glühwendeln zusammen mit optischen Bandpassfiltern, verwendet. Optoakustischer Gassensorer der eingangs genannten Art sind beispielsweise in der EP-A-0 151 474 und der EP-A-0 760 474 (Dokument, das unter Artikel 54(3) EPÜ fällt) beschrieben. Beim letzteren Gassensor verläuft die Längsachse der Messzelle senkrecht zur Längsachse des Sensorkörpers und die Lichtquelle ist so angeordnet, dass sie die Messzelle bestrahlt und die Membran unbestrahlt bleibt und keine Störsignale verursachen kann. Ausserdem ist der Gassensor explosionssicher, indem die Lichtquelle von der Umgebung dicht abgeschlossen ist. Dieser Sensor hat sich in der Praxis sehr gut bewährt, solange die Konzentration der zu detektierenden Gase oberhalb einer bestimmten Minimalkonzentration liegt, was bei CO2 praktisch immer der Fall ist.
  • Dagegen können brennbare Lösungsmittel, die CH-Bindungen enthalten, im Bereich von 300 - 3000 ppm oder NH3 im Bereich von 100 - 200 ppm mit diesem optoakustischen Sensor kaum detektiert werden. Die Detektion brennbarer Lösungsmittel, welche CH-Bindungen enthalten, wäre eine besonders wichtige Anwendung für optoakustische Gassensoren, weil in dem genannten Bereich von 300 - 3000 ppm Pellistoren nur bedingt einsetzbar sind und zusätzlich leicht vergiften können, und weil Metalloxidsensoren die genannten Konzentrationen zwar detektieren können, aber zu unstabil sind.
  • Der Grund für die begrenzte Empfindlichkeit der optoakustischen Gassensoren liegt darin, dass Wandeffekte (Nullpunktsignal), Luftdruckschwankungen (verursacht durch das Betätigen von Türen oder von Lüftungsanlagen) und Vibrationen (verursacht durch das Gebäude selbst oder von Motoren oder Personen) Störsignale erzeugen, die die Nachweisgrenze der optoakustischen Gassensoren nach unten beschränken. Die naheliegende Lösung zur Minimierung der genannten Signale würde in der Verwendung grösserer Messzellen und grösserer Lichtquellen liegen, was jedoch zu einer spürbaren Vergrösserung der Abmessungen des Sensorkörpers und zu einer entsprechenden Erhöhung der Kosten des Sensors führen würde.
  • Durch die Erfindung soll nun ein optoakustischer Gassensor der eingangs genannten Art mit einer deutlich erhöhten Empfindlichkeit angegeben werden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, wonach der Sensorkörper eine von der Messzelle getrennte Referenzzelle mit einer gaspermeablen Membran und einem Referenzmikrofon aufweist, welches gegen optoakustische Signale des zu messenden Gases abgeschirmt ist, wonach zwischen der Lichtquelle und der Referenzzelle ein optisches Referenzfilter angeordnet ist, welches entweder keine direkte oder nur solche Strahlung der Lichtquelle in die Referenzzelle durchlässt, die von dem zu messenden Gas nicht oder nur sehr wenig absorbiert wird, und wonach in der Auswerteelektronik eine Subtraktion der Signale der beiden Mikrofone erfolgt.
  • Durch die erfindungsgemässe Lösung werden die durch Vibrationen und die durch Luftdruckschwankungen verursachten Störsignale eliminiert. Die Elimination der ersteren Störsignale erfolgt durch die Verwendung des Referenzmikrofons, das keine optoakustischen Signale des zu messenden Gases empfängt, und die Elimination der letzteren erfolgt durch die räumlich getrennte Referenzzelle mit dem Referenzmikrofon.
  • Durch die Verwendung eines solchen Referenzfilters ist gewährleistet, dass in der Referenzzelle keine optoakustischen Signale des zu detektierenden Gases entstehen, so dass das Referenzmikrofon auch keine derartigen Signale empfangen kann. Ausserdem werden durch das Referenzfilter auch die durch Wandeffekte verursachten Nullpunktsignale die hauptsächlich von der modulierten Erwärmung des zwischen Lichtquelle und Messzelle angeordneten optischen Filters stammen, eliminiert.
  • Ein optoakustischer Gassensor mit Mess- und Referenzzelle ist aus der US-A-4 058 725 bekannt, wobei aber bei diesem Sensor die Referenzzelle gegenüber der Umgebung abgeschlossen ist, so dass durch Druckschwankungen verursachte Störsignale nicht eliminiert werden können.
  • In Springer Series in Optical Sciences, Vol. 62, Photoacustic and Photothermal Phenomena II, S. 369, wird von O. Oehler und H. Blum ein optoakustischer Sensor mit zwei Messzellen, zwei Lichtquellen, zwei optischen Filtern und einem zwischen den Messzellen eingebauten symmetrischen Mikrofon beschrieben, dessen Membran mit dem Gasvolumen der beiden Messzellen in Verbindung steht. Beide Messzellen erhalten gepulstes Licht mit derselben Frequenz, die beiden Lichtintensitäten sind aber gegeneinander um 180° phasenverschoben. Die beiden Zellen sind über Ventile mit einer Probenkammer verbunden, in der sich ein Baumblatt befindet, dessen Gasaktivitäten gemessen werden sollen. Die Luft im ganzen System wird umgepumpt und zwischen den Pumpstössen wird jeweils gemessen.
  • Der in diesem Artikel beschriebene optoakustische Gassensor, mit zwei Messzellen und einem Mikrofon kann die gestellte Aufgabe nicht lösen, weil einerseits mechanische Vibrationen, die auf die Membran des Mikrofons übertragen werden, nicht kompensiert werden können und daher Störsignale verursachen, und weil andererseits durch Wandeffekte verursachte Nullpunktsignale ebenfalls nicht kompensiert werden können. Ausserdem ist dieser Gassensor relativ schwierig herzustellen und teuer.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnungen näher erläutert; es zeigt:
    • Fig. 1 eine Explosionsdarstellung eines erfindungsgemässen Gassensors,
    • Fig. 2 einen schematischen Achsialschnitt durch den Gassensor von Fig. 1; und
    • Fig. 3 ein Blockschaltbild des Gassensors von Fig. 1.
  • Der Gassensor besteht darstellungsgemäss aus zwei identischen, halbrunden Gehäusehälften 1 und 2 aus Aluminium-Spritzguss oder einem anderen geeigneten Material, die zusammengesetzt einen zylindrischen Sensorkörper bilden, aus einer Leiterplatte 3 und aus zwei Sicherungsringen 4 und 5. Jede der beiden Gehäusehälften 1 und 2 enthält eine zylindrische Kammer, wobei die Kammer der einen Gehäusehälfte 1 als Messzelle 6 und die Kammer der anderen Gehäusehälfte 2 als Referenzzelle 7 dient, und eine der Mess- und der Referenzzelle 6 bzw. 7 vorgelagerte Kammer 8 bzw. 9 die zur Aufnahme einer der Mess- und der Referenzzelle 6 bzw. 7 gemeinsamen Lichtquelle 10 vorgesehen ist. Messzelle 6 und Referenzzelle 7 sind gegen die Lichtquelle 10 hin je durch ein optisches Messfilter 11 bzw. Referenzfilter 12 abgeschlossen. Die Lichtquelle 10 ist vorzugsweise so angeordnet, dass ihre Glühwendel auf der Verlängerung der Längsachsen der beiden zylindrischen Kammern, Messzelle 6 und Referenzzelle 7, liegt.
  • An ihrer Bodenfläche weisen die Mess- und die Referenzzelle 6 bzw. 7 je eine Bohrung zum Durchtritt eines Messmikrofons 13 bzw. eines Referenzmikrofons 14 auf Die oberen Stirnflächen der beiden Gehäusehälften 1 und 2 weisen je eine bis zur Mess- bzw. Referenzzelle 6, 7 durchgehende Öffnung auf, in die je eine gaspermeable Membran 15 und im Anschluss an diese ein Lochgitter 16 eingesetzt sind. Die Membran 15, die für Gas durchlässig und für Wassertröpfchen undurchlässig ist, besteht aus einem engmaschigen Material mit Öffnungen in der Grössenordnung von Nanometern. Die Lochgitter 16 dienen als Träger für die Membranen 15 und verhindern ausserdem eine direkte Bestrahlung der Membranen durch die Lichtquelle 10. Messmikrofon 13, Referenzmikrofon 14 und Lichtquelle 10 sind auf der Leiterplatte 3 montiert, die ausserdem noch eine Fotodiode 17 zur Überwachung der Intensität des von der Lichtquelle 10 ausgesandten Lichts trägt.
  • Im Boden der Kammern 8 und 9 sind Bohrungen 18 und 19 zum Durchtritt der Lichtquelle 10 und der Fotodiode 17 vorgesehen, wobei die Bohrung 18 für die Lichtquelle 10 an der Trennfläche zwischen den beiden Gehäusehälften 1, 2 angeordnet ist, so dass die Lichtquelle 10 je zur Hälfte in einer der Gehäusehälften 1, 2 liegt. Die Bohrung 19 für die Fotodiode 17 ist darstellungsgemäss im Boden der Kammer 8 vorgesehen, sie könnte aber ebenso wie die Bohrung 18 je zur Hälfte in jeder Kammer liegen. In jedem Fall wird man, damit beide Gehäusehälften 1 und 2 identisch sind und für deren Herstellung nur eine Gussform erforderlich ist, auch die Kammer 9 mit dieser Bohrung versehen. Die beiden Gehäusehälften 1 und 2 sind an ihren planen Seitenflächen mit Bolzen und zugeordneten Löchern versehen, die zur Führung und Justierung dienen. Im betriebsbereiten Zustand des Sensors sind das Mess- und das Referenzfilter 11, 12 in die entsprechende Sensorhälfte 1 bzw. 2 eingeklebt, die Sensorhälften 1 und 2 sind an ihren planen Seitenflächen zusammengesteckt, mit den Ringen 4 und 5 fixiert und fest verbunden, vorzugsweise verklebt oder verleimt und die Leiterplatte 3 ist mit dem Sensorkörper vergossen. Die Mess- und die Referenzzelle 6 bzw. 7 und das Mess- und das Referenzmikrofon 13 bzw. 14 sind identisch.
  • Die Leiterplatte 3 ist mit einer nicht dargestellten weiteren Leiterplatte verbunden, die eine Treiber- und Auswerteelektronik enthält. Die Lichtquelle 10 ist eine herkömmliche Lampe mit einer Glühwendel oder eine Laserquelle. Die Fotodiode 17 besteht aus einer Siliziumzelle und einem Tageslichtfilter. Bei Verwendung einer Lampe mit Glühwendel als Lichtquelle 10, misst die Fotodiode 17 die Lichtintensität in einem Wellenlängenbereich um vorzugsweise 900 nm. Die Glühwendel emittiert Licht über einen breites Spektrum bis in den Infrarotbereich, und in den meisten Fällen wird für die Gasdetektion eine Spektrallinie im Infrarotbereich verwendet. Man geht jedoch davon aus, dass eine Kontrollmessung der Lichtintensität bei 900 nm für die Überwachung der Lichtintensität im Infrarotbereich genügend aussagekräftig und zuverlässig ist. Wenn die Lichtquelle 10 bevorzugt im Bereich des langwelligen Infrarot strahlt, kann anstelle der Siliziumfotodiode 17 auch ein Infrarotsensor verwendet werden.
  • Die Treiberelektronik veranlasst die Lichtquelle 10, in einem Arbeitszyklus von 1:3 ein- und auszuschalten, wobei ein Schaltzyklus ungefähr 1/10 Sekunde dauert. Die Erwärmung der Glühwendel beim Einschalten der Lichtquelle 10 erfolgt in der Regel schneller als die Abkühlung beim Ausschalten, so dass der Arbeitszyklus von 1:3 eine ausreichende Abkühlung der Glühwendel nach dem Ausschalten sicherstellt. Die Ausgangssignale des Messmikrofons 13 und des Referenzmikrofons 14 werden der Auswerteelektronik zugeleitet, wo eine Subtraktion der beiden Signale erfolgt (Fig. 3). Das Ergebnis dieser Subtraktion wird verstärkt und durch phasenempfindliche Gleichrichtung in eine Gleichspannung umgewandelt. Die Ermittlung des Gaskonzentrationswerts erfolgt durch einen Vergleich des Spannungssignals mit gespeicherten Eichwerten, denen Gaskonzentrationswerte zugeordnet sind.
  • Das Mess- und das Referenzfilter 11 bzw. 12 wirken als optische Bandpassfilter mit einem für das zu detektierende Gas charakteristischen charakteristischen Durchlassbereich in Form eines schmalen Spektralbandes. Für den Nachweis von CO2 liegt dieses Spektralband um 4.25 µm, für den Nachweis von NH3 um 10 µm. Die Filter 11 und 12 sind mit einem das sichtbare Licht absorbierenden Klebstoff in ihre Gehäusehälfte 1 bzw. 2 eingeklebt, wobei die Absorption des sichtbaren Lichts die Beleuchtung der Mess- und der Referenzzelle 6 bzw. 7 mit unerwünschten Wellenlängen verhindert. Durch die Absorption des sichtbaren Lichts erwärmen sich der Klebstoff und die Filter 11 und 12. Dadurch wird ein akustisches Signal verursacht, das zur Funktionskontrolle der Mikrofone 13, 14, der Lichtquelle 10 und der Fotodiode 17 verwendet wird. Denn sobald dieses Signal verschwindet, ist mindestens eine der genannten Komponenten nicht mehr funktionstüchtig. Die für diese Funktionskontrolle dienenden Schaltungen sind nicht dargestellt.
  • Im Betriebszustand des Gassensors wird das in der Messzelle anwesende Gas durch moduliertes Licht der Lichtquelle 10 bestrahlt. Das Gas absorbiert die Lichtstrahlung und erwärmt sich dadurch. Daraus entsteht eine thermische Ausdehnung und, entsprechend der Modulation der Lichtstrahlung, eine periodische Druckschwankung, so dass eine akustische Druckwelle verursacht wird, deren Stärke in direktem Verhältnis zur Konzentration des Gases steht. Die gesuchte Konzentration wird durch Messung des akustischen Druckes ermittelt.
  • Die Abhängigkeit des Messignals von den Dimensionen und weiteren Eigenschaften der Messzelle 6 und die Bestimmung der Eichkurve sind in der eingangs genannten europäischen Patentanmeldung Nr. 95 113 854.4 ausführlich beschrieben und werden hier nicht weiter erläutert. Es wird in diesem Zusammenhang auf die genannte europäische Patentanmeldung verwiesen.
  • Wenn keine Referenzzelle 7 und kein Referenzmikrofon 14 vorgesehen sind, dann sind dem Messignal des betreffenden Gassensors Störsignale überlagert, die die Nachweisgrenze des Sensors nach unten begrenzen. Die Störsignale sind im wesentlichen durch Wandeffekte, Luftdruckschwankungen und Vibrationen verursacht.
  • Die durch Vibrationen verursachten Störsignale werden dadurch eliminiert, dass parallel zum Messmikrofon 13 ein zweites identisches Mikrofon (Referenzmikrofon 14), das keine optoakustischen Signale S (Fig. 3) des nachzuweisenden Gases empfängt, als Referenz verwendet wird, und die Signale der beiden Mikrofone subtrahiert werden. Die durch Luftdruckschwankungen (Lüftungsanlagen, Öffnen und Schliessen von Türen und Fenstern) verursachten Störsignale werden dadurch eliminiert, dass parallel zur Messzelle 6 eine Referenzzelle 7 verwendet und das Referenzmikrofon 14 in dieser Referenzzelle angeordnet wird. Dann sind die Störsignale sowohl im Signal der Messzelle als auch im Signal der Referenzzelle enthalten, und beeinflussen das durch Subtraktion dieser beiden Signale gewonnene Messignal nicht. Das Referenzmikrofon 14 in der Referenzzelle 7 darf keine optoakustischen Signale S des nachzuweisenden Gases empfangen, damit die durch Vibrationen verursachten Signale ebenfalls eliminiert werden. Diese Bedingung ist am einfachsten dadurch zu erfüllen, dass in der Referenzzelle 7 keine Bestrahlung des darin enthaltenen Gases mit moduliertem Licht erfolgt oder dass die in die Referenzzelle 7 gelangende Strahlung vom nachzuweisenden Gas nicht oder nur sehr wenig absorbiert wird.
  • Durch Wandeffekte werden sogenannte Nullpunktsignale verursacht, was hauptsächlich von der modulierten Erwärmung des Messfilters 11 herrührt. Diese Wandeffekte werden dadurch eliminiert, dass in der Referenzzelle 7 ein von einer identischen Lichtquelle bestrahltes Referenzfilter 12 angeordnet wird, welches sich ebenfalls moduliert erwärmt. Vorzugsweise wird, so wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, für Mess- und Referenzzelle 6 bzw. 7 eine gemeinsame Lichtquelle 10 verwendet.
  • Bei Verwendung eines Referenzfilters 12 muss allerdings dafür Sorge getragen werden, dass das Referenzfilter keine direkte Strahlung der identischen Lichtquelle, die vom nachzuweisenden Gas absorbiert werden könnte, in die Referenzzelle 7 durchlässt. Diese Bedingung wird einerseits dadurch erfüllt, dass das aus einem im Sichtbaren mindestens teilweise absorbierenden Material (z.B. Silizium, geschwärztes Polyäthylen und dergleichen) bestehende Referenzfilter 12 an seiner der Referenzzelle 7 zugewandten Seite mit einer Spiegelschicht 20 (Fig. 2) versehen wird, wodurch das Referenzfilter folgende Eigenschaften aufweist:
    • Das Referenzfilter 12 wird durch Absorption des sichtbaren Anteils der Strahlung der Lichtquelle 10 etwa gleich warm wie das Messfilter 11.
    • An der Spiegelschicht 20 wird die nicht absorbierte Infrarotstrahlung in die Messzelle 6 reflektiert, wodurch sich das Nutzsignal erhöht.
    • Es gelangt keine direkte Infrarotstrahlung der Lichtquelle 10 in die Referenzzelle 7.
  • Andererseits kann das Referenzfilter 12 aber auch ohne Spiegelschicht 20 ausgebildet sein und Infrarotstrahlung in die Referenzzelle 7 eindringen lassen. In diesem Fall muss dafür gesorgt werden, dass die in die Referenzzelle 7 eindringende Infrarotstrahlung entweder eine andere Wellenlänge aufweist als die in die Messzelle 6 eindringende Infrarotstrahlung oder vom nachzuweisenden Gas nur sehr wenig absorbiert wird.
  • Zum Zusammenbau des Gassensors werden das Mess- und das Referenzfilter 11 bzw. 12 in die jeweilige Gehäusehälfte 1 bzw. 2 eingeleimt, und die Leiterplatte 3 wird mit den erforderlichen Komponenten Lichtquelle 10, Messmilcrofon 13, Referenzmikrofon 14 und Fotodiode 17, bestückt. Dann werden die beiden Gehäusehälften 1 und 2 zusammengeleimt und durch Überstreifen der Ringe 4 und 5 gesichert, und schliesslich wird die Leiterplatte 3 mit dem Sensorkörper vergossen.

Claims (6)

  1. Optoakustischer Gassensor mit einem Sensorkörper, welcher eine Lichtquelle (10), eine Messzelle (6) mit einer gaspermeablen Membran (15) und einem Messmikrofon (13), ein zwischen Lichtquelle (10) und Messzelle (6) angeordnetes optisches Messfilter (11) und eine Auswerteelektronik aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorkörper eine von der Messzelle (6) getrennte Referenzzelle (7) mit einer gaspermeablen Membran (15) und einem Referenzmikrofon (14) aufweist, welches gegenüber optoakustischen Signalen des nachzuweisenden Gases abgeschirmt ist, dass zwischen der Lichtquelle (10) und der Referenzzelle (7) ein optisches Referenzfilter (12) angeordnet ist, welches entweder keine direkte oder nur solche Strahlung der Lichtquelle (10) in die Referenzzelle (7) durchlässt, die von dem zu messenden Gas nicht oder nur sehr wenig absorbiert wird, und dass in der Auswerteelektronik eine Subtraktion der Signale der beiden Mikrofone (13, 14) erfolgt.
  2. Gassensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzfilter (12) aus einem für Infrarotstrahlung transparenten, im Sichtbaren aber zumindest teilweise absorbierenden Material besteht und an seiner der Referenzzelle (7) zugewandten Seite mit einem Spiegelbelag (20) versehen ist.
  3. Gassensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Lichtquelle (10) und der Referenzzelle (7) ein optisches Referenzfilter (12) angeordnet ist, welches in die Referenzzelle (7) nur solche Strahlung der Lichtquelle (10) durchlässt, die eine andere Wellenlänge als die in die Messzelle (6) gelangende Strahlung aufweist, und die von dem zu messenden Gas nicht oder nur sehr wenig absorbiert wird.
  4. Gassensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorkörper aus zwei identischen Gehäusehälften (1, 2) besteht, von denen die eine (1) die Messzelle (6) mit dem Messmikrofon (13) und das Messfilter (11) und die andere die Referenzzelle (7) mit dem Referenzanikrofon (14) und das Referenzfilter (12) enthält.
  5. Gassensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (10) so angeordnet ist, dass sie je zur Hälfte in den beiden Gehäusehälften (1, 2) liegt.
  6. Gassensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Messfilter (11) und das Referenzfilter (12) mit einem das sichtbare Licht absorbierenden Klebstoff in ihre Gehäusehälfte (1 bzw. 2) eingeklebt sind.
EP97101168A 1997-01-25 1997-01-25 Optoakustischer Gassensor Expired - Lifetime EP0855592B1 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES97101168T ES2268716T3 (es) 1997-01-25 1997-01-25 Detector optoacustico de gases.
DE59712692T DE59712692D1 (de) 1997-01-25 1997-01-25 Optoakustischer Gassensor
PT97101168T PT855592E (pt) 1997-01-25 1997-01-25 Sensor de gás optoacústico
EP97101168A EP0855592B1 (de) 1997-01-25 1997-01-25 Optoakustischer Gassensor
US09/010,657 US6006585A (en) 1997-01-25 1998-01-22 Optoacoustic gas sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP97101168A EP0855592B1 (de) 1997-01-25 1997-01-25 Optoakustischer Gassensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0855592A1 EP0855592A1 (de) 1998-07-29
EP0855592B1 true EP0855592B1 (de) 2006-07-12

Family

ID=8226409

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP97101168A Expired - Lifetime EP0855592B1 (de) 1997-01-25 1997-01-25 Optoakustischer Gassensor

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6006585A (de)
EP (1) EP0855592B1 (de)
DE (1) DE59712692D1 (de)
ES (1) ES2268716T3 (de)
PT (1) PT855592E (de)

Families Citing this family (63)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO301854B1 (no) * 1996-09-19 1997-12-15 Nyfotek As Foto-akustisk infraröd detektor
FR2791134A1 (fr) * 1999-03-16 2000-09-22 Commissariat Energie Atomique Detecteur photoacoustique integre
US6628396B1 (en) 1999-06-11 2003-09-30 Mamac Systems, Inc. Photo expansion gas detector
US7034943B1 (en) * 2000-03-03 2006-04-25 Aritron Intrumente AG Gas sensors
ATE424554T1 (de) * 2000-10-09 2009-03-15 Siemens Ag Optoakustische messanordnung und deren verwendung
EP1195597A1 (de) * 2000-10-09 2002-04-10 Siemens Building Technologies AG Optoakustische Messanordnung und Verwendung der Messanordnung
EP1211501A1 (de) * 2000-11-29 2002-06-05 Siemens Building Technologies AG Zellkörper für optoakustische Sensoren
JP3860118B2 (ja) * 2001-01-26 2006-12-20 スミスクライン ビーチャム コーポレーション 治療薬のｉｎｖｉｔｒｏ分析のためのシステムおよび方法
US6662627B2 (en) 2001-06-22 2003-12-16 Desert Research Institute Photoacoustic instrument for measuring particles in a gas
KR100419094B1 (ko) * 2001-06-28 2004-02-19 (주)나노믹스 기체 식별기
US6873415B2 (en) * 2001-11-13 2005-03-29 Battelle Memorial Institute Photoacoustic spectroscopy sample array vessel and photoacoustic spectroscopy method for using the same
US6870626B2 (en) 2001-11-13 2005-03-22 Battelle Memorial Institute Array-based photoacoustic spectroscopy
US6999174B2 (en) 2001-11-13 2006-02-14 Battelle Memorial Institute Photoacoustic spectroscopy sample array vessels and photoacoustic spectroscopy methods for using the same
ATE373817T1 (de) * 2002-06-01 2007-10-15 Siemens Schweiz Ag Optischer gasmelder
US6987459B2 (en) * 2003-01-24 2006-01-17 Honeywell International, Inc. Portable combustible gas detector
US7106445B2 (en) * 2003-08-06 2006-09-12 Mine Safety Appliances Company Photoacoustic gas sensor utilizing diffusion
US7067323B2 (en) * 2003-10-15 2006-06-27 Lighthouse Instruments, Llc System and method for automated headspace analysis
US7089781B2 (en) * 2003-11-04 2006-08-15 Honeywell International, Inc. Detector with condenser
JP2007523321A (ja) 2003-12-31 2007-08-16 ユニヴァーシティー オブ サウスカロライナ 気体及び他の流体のための薄層多孔光センサ
EP1574840A1 (de) * 2004-03-08 2005-09-14 Siemens Building Technologies AG Photoakustischer Gassensor und Verfahren zu dessen Herstellung
US20070201136A1 (en) 2004-09-13 2007-08-30 University Of South Carolina Thin Film Interference Filter and Bootstrap Method for Interference Filter Thin Film Deposition Process Control
EP1797478A4 (de) * 2004-10-04 2009-07-15 Univ South Carolina Multivariate optische berechnung thermaler selektivität
US7213444B2 (en) * 2005-05-16 2007-05-08 Carthago International Solutions, Inc. Optoacoustic gas sensor
WO2007061436A1 (en) 2005-11-28 2007-05-31 University Of South Carolina Self calibration methods for optical analysis system
US20070166245A1 (en) 2005-11-28 2007-07-19 Leonard Mackles Propellant free foamable toothpaste composition
US8154726B2 (en) 2005-11-28 2012-04-10 Halliburton Energy Services, Inc. Optical analysis system and method for real time multivariate optical computing
WO2007061435A1 (en) 2005-11-28 2007-05-31 University Of South Carolina Method of high-speed monitoring based on the use of multivariate optical elements
WO2008002903A2 (en) 2006-06-26 2008-01-03 University Of South Carolina Data validation and classification in optical analysis systems
EP2078187A2 (de) 2006-11-02 2009-07-15 University of South Carolina Optisches multianalyt-datenverarbeitungssystem
US7886576B2 (en) * 2006-11-06 2011-02-15 Mine Safety Appliances Company Photoacoustic gas sensor
US8117897B2 (en) * 2006-11-27 2012-02-21 Applied Nanotech Holdings, Inc. Elliptical photo-acoustic sensor
US7782462B2 (en) 2006-11-27 2010-08-24 Applied Nanotech Holdings, Inc. Sono-photonic gas sensor
DE102007014520B3 (de) 2007-03-27 2008-10-30 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Photoakustischer Detektor mit zwei Strahlengängen für das Anregungslicht
US8184295B2 (en) 2007-03-30 2012-05-22 Halliburton Energy Services, Inc. Tablet analysis and measurement system
WO2008121684A1 (en) * 2007-03-30 2008-10-09 University Of South Carolina Novel multi-analyte optical computing system
EP2140238B1 (de) 2007-03-30 2020-11-11 Ometric Corporation Messsysteme und -verfahren für inline-verfahren
EP1990629A1 (de) 2007-05-07 2008-11-12 Core Enterprises Inc. Schneller Infrarot-Gassensor mit Niedrigstrom, tragbarer Gasleckdetektor und Gasmonitor mit Absorptions-Foto-Akustikerkennung
US20080277586A1 (en) * 2007-05-07 2008-11-13 Dennis Cardinale Low-Power Fast Infrared Gas Sensor, Hand Held Gas Leak Detector, and Gas Monitor Utilizing Absorptive-Photo-Acoustic Detection
US8283633B2 (en) 2007-11-30 2012-10-09 Halliburton Energy Services, Inc. Tuning D* with modified thermal detectors
US8212213B2 (en) 2008-04-07 2012-07-03 Halliburton Energy Services, Inc. Chemically-selective detector and methods relating thereto
US7958771B2 (en) * 2008-04-23 2011-06-14 Honeywell International Inc. Photoacoustic sensor
US8695402B2 (en) * 2010-06-03 2014-04-15 Honeywell International Inc. Integrated IR source and acoustic detector for photoacoustic gas sensor
DE102010056137B4 (de) * 2010-12-23 2014-03-27 Abb Ag Optische Gasanalysatoreinrichtung mit Mitteln zum Kalibrieren des Frequenzspektrums
US8746038B2 (en) * 2011-04-01 2014-06-10 Honeywell International Inc. Photoacoustic detector with acoustic and vibration noise compensation
US8661874B2 (en) * 2011-04-28 2014-03-04 Honeywell International Inc. Photoacoustic detector with background signal correction
US8701465B2 (en) * 2011-04-28 2014-04-22 Honeywell International Inc. Photoacoustic sensor diffusion membrane attachment structure
US8939006B2 (en) * 2011-05-04 2015-01-27 Honeywell International Inc. Photoacoustic detector with long term drift compensation
US8848191B2 (en) 2012-03-14 2014-09-30 Honeywell International Inc. Photoacoustic sensor with mirror
CA2859411A1 (en) * 2013-08-29 2015-02-28 General Electric Company Method and system for detecting components in a fluid
US9513261B2 (en) * 2013-10-14 2016-12-06 Infineon Technologies Ag Photoacoustic gas sensor device and a method for analyzing gas
DE102015106373B4 (de) * 2015-04-24 2023-03-02 Infineon Technologies Ag Photoakustisches gassensormodul mit lichtemittereinheit und einer detektoreinheit
US9719915B2 (en) * 2015-08-07 2017-08-01 Cooper Technologies Company Gas cap for optical sensor
DE102016103646B4 (de) * 2016-01-22 2023-03-02 Infineon Technologies Ag Integriertes photoakustisches gassensormodul
WO2018115077A1 (en) * 2016-12-23 2018-06-28 Eaton Limited Ultrasonic gas sensor
EP3561487B1 (de) * 2018-04-25 2023-01-18 ABB Schweiz AG Messvorrichtung zur analyse einer zusammensetzung eines brenngases mit einer vor einem detektor angeordneten filterkammer
DE102018110689B4 (de) 2018-05-04 2023-09-21 Infineon Technologies Ag Photoaskustische Gassensoren und Verfahren zum Betreiben eines photoakustischen Gassensors
EP3550286B1 (de) 2019-04-17 2021-01-27 Sensirion AG Photo-akustische gassensorvorrichtung
EP3798607B1 (de) * 2019-08-09 2023-01-25 Sensirion AG Photo-akustische gassensorvorrichtungen
FR3104259B1 (fr) * 2019-12-06 2024-03-01 Commissariat Energie Atomique Dispositif pour la caractérisation photo-acoustique d’une substance gazeuse et procédé de fabrication d’un tel dispositif
CN111289460B (zh) * 2020-03-16 2023-04-25 潍坊歌尔微电子有限公司 气体浓度检测设备及其检测方法、控制装置和存储介质
JP7433129B2 (ja) 2020-05-12 2024-02-19 日立グローバルライフソリューションズ株式会社 光音響センサおよびそれを用いた空間環境制御システム
CN113075130A (zh) * 2021-02-26 2021-07-06 深圳市美思先端电子有限公司 光声学气体浓度检测装置及其控制方法
US20240060875A1 (en) * 2022-08-17 2024-02-22 Invensense, Inc. Signal-to-noise ratio for photoacoustic gas sensors

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH679076A5 (de) * 1989-06-13 1991-12-13 Oscar Dr Sc Nat Oehler

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3417606A (en) * 1965-01-11 1968-12-24 Rosemount Eng Co Ltd Electric discharge device
US3385100A (en) * 1965-04-30 1968-05-28 Phillips Petroleum Co Piezoelectric detector system for fluid components
DE1634660B1 (de) * 1965-09-07 1971-02-18 Wacker Hermann Von Hand geführtes, motorisch getriebenes Stampfgerät
US4058725A (en) * 1975-04-04 1977-11-15 Aine Harry E Infrared absorption spectrometer employing a dual optoacoustic detector
US4019056A (en) * 1975-04-28 1977-04-19 Diax Corporation Infrared laser detector employing a pressure controlled differential optoacoustic detector
US4067653A (en) * 1976-08-27 1978-01-10 Nasa Differential optoacoustic absorption detector
US4110686A (en) * 1977-08-17 1978-08-29 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Piezoelectric-tuned microwave cavity for absorption spectrometry
US4234258A (en) * 1978-08-31 1980-11-18 Nasa Stark cell optoacoustic detection of constituent gases in sample
US4200399A (en) * 1978-11-20 1980-04-29 General Motors Corporation Resonant optoacoustic spectroscopy apparatus
DE3280358D1 (de) * 1981-02-25 1991-10-24 Oskar Oehler Detektionsvorrichtung fuer den optisch-spektroskopischen nachweis von gasen.
US4457162A (en) * 1982-09-17 1984-07-03 Institute Of Gas Technology Multi-frequency photo-acoustic detector
US4740086A (en) * 1984-02-07 1988-04-26 Oskar Oehler Apparatus for the photoacoustic detection of gases
US4563894A (en) * 1984-08-21 1986-01-14 Hewlett-Packard Company Paramagnetic oxygen sensor
JP2685482B2 (ja) * 1988-04-08 1997-12-03 株式会社日立製作所 粒子状物質の分析方法及び装置
EP0685728B1 (de) * 1994-06-04 2002-12-11 Orbisphere Laboratories Neuchatel Sa Photoakustisches Analysegerät
US5540079A (en) * 1994-08-30 1996-07-30 Iowa State University Research Foundation, Inc. Microwave excited photoacoustic effect carbon monitor
PT760474E (pt) * 1995-09-04 2004-10-29 Siemens Building Tech Ag Detector fotoacustico de gas e sua utilizacao
EP0798552B1 (de) * 1996-03-25 2004-06-02 Siemens Building Technologies AG Photoakustischer Gassensor
EP0801296A1 (de) * 1996-03-25 1997-10-15 Cerberus Ag Photoakustischer Gassensor
US5780724A (en) * 1997-03-27 1998-07-14 United Technologies Corp Photo-acoustic leak detector with improved signal-to-noise response

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH679076A5 (de) * 1989-06-13 1991-12-13 Oscar Dr Sc Nat Oehler

Also Published As

Publication number Publication date
EP0855592A1 (de) 1998-07-29
US6006585A (en) 1999-12-28
ES2268716T3 (es) 2007-03-16
PT855592E (pt) 2006-11-30
DE59712692D1 (de) 2006-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0855592B1 (de) Optoakustischer Gassensor
EP0760474B1 (de) Photoakustischer Gassensor und dessen Verwendung
DE3429562C2 (de)
DE69610225T2 (de) Photoakustischer gasdetektor
DE69126443T2 (de) Verbesserte gasprobenkammer
EP1183520B1 (de) Gassensoranordnung
DE69720242T2 (de) Photoakustischer infrarotdetektor
DE69811098T2 (de) Optische gasdetektion
DE19608604C2 (de) Gasanalysator und Meßküvette zur Verwendung in einem Gasanalysator
WO2000055603A1 (de) Infrarot-gasanalysator und verfahren zum betrieb dieses analysators
DE2736417C2 (de) Temperaturstrahlungsdetektor zur Flammenüberwachung
DE102006023061B4 (de) Gasdetektor mit akustischer Messzelle und selektiv adsorbierender Oberfläche
DE10051691A1 (de) Gasdetektor mit geschlossener Zelle
EP3372988B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum messen einer stoffkonzentration in einem gasförmigen medium mittels absorptionsspektroskopie
EP3671184B1 (de) Alkoholdetektionsvorrichtung mit redundanten messkanälen und verfahren zum detektieren von alkohol
DE2833831C2 (de) Optoakustischer Analysator
DE2724731A1 (de) Einrichtung zur steuerung des absorptionsvermoegens von ozon
DE102007014520B3 (de) Photoakustischer Detektor mit zwei Strahlengängen für das Anregungslicht
DE3707622A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum messen geringer gaskonzentrationen
WO2024074728A1 (de) Fotoakustischer Gassensor, insbesondere zur Detektion von Methan
WO2008046824A1 (de) Photoakustische gassensor-vorrichtung mit mehreren messzellen
DE102005049522B3 (de) Gassensoranordnung
EP1367383B1 (de) Optischer Gasmelder
DE4411441C2 (de) Atomabsorptionsspektrometer
DE19947123A1 (de) Meßzelle zur Bestimmung eines gasförmigen Bestandteils der Atemluft

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BE CH DE ES FR GB IT LI NL PT SE

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: SIEMENS BUILDING TECHNOLOGIES AG

17P Request for examination filed

Effective date: 19990114

AKX Designation fees paid

Free format text: BE CH DE ES FR GB IT LI NL PT SE

RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): BE CH DE ES FR GB IT LI NL PT SE

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: SIEMENS BUILDING TECHNOLOGIES AG

17Q First examination report despatched

Effective date: 20021106

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: SIEMENS SCHWEIZ AG

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): BE CH DE ES FR GB IT LI NL PT SE

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT;WARNING: LAPSES OF ITALIAN PATENTS WITH EFFECTIVE DATE BEFORE 2007 MAY HAVE OCCURRED AT ANY TIME BEFORE 2007. THE CORRECT EFFECTIVE DATE MAY BE DIFFERENT FROM THE ONE RECORDED.

Effective date: 20060712

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: EP

REF Corresponds to:

Ref document number: 59712692

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20060824

Kind code of ref document: P

REG Reference to a national code

Ref country code: SE

Ref legal event code: TRGR

GBT Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)

Effective date: 20061012

REG Reference to a national code

Ref country code: PT

Ref legal event code: SC4A

Free format text: AVAILABILITY OF NATIONAL TRANSLATION

Effective date: 20061010

ET Fr: translation filed
REG Reference to a national code

Ref country code: ES

Ref legal event code: FG2A

Ref document number: 2268716

Country of ref document: ES

Kind code of ref document: T3

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed

Effective date: 20070413

REG Reference to a national code

Ref country code: PT

Ref legal event code: PC4A

Owner name: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT, DE

Effective date: 20080829

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: TP

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: PUE

Owner name: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT

Free format text: SIEMENS SCHWEIZ AG#ALBISRIEDERSTRASSE 245#8047 ZUERICH (CH) -TRANSFER TO- SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT#WITTELSBACHERPLATZ 2#80333 MUENCHEN (DE)

Ref country code: CH

Ref legal event code: NV

Representative=s name: SIEMENS SCHWEIZ AG

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: 732E

Free format text: REGISTERED BETWEEN 20090514 AND 20090520

REG Reference to a national code

Ref country code: NL

Ref legal event code: SD

Effective date: 20110318

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: PT

Payment date: 20111228

Year of fee payment: 16

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Payment date: 20120126

Year of fee payment: 16

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20120319

Year of fee payment: 16

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SE

Payment date: 20120110

Year of fee payment: 16

Ref country code: GB

Payment date: 20120112

Year of fee payment: 16

Ref country code: BE

Payment date: 20120210

Year of fee payment: 16

Ref country code: IT

Payment date: 20120125

Year of fee payment: 16

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: NL

Payment date: 20120113

Year of fee payment: 16

Ref country code: CH

Payment date: 20120411

Year of fee payment: 16

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: ES

Payment date: 20120209

Year of fee payment: 16

BERE Be: lapsed

Owner name: SIEMENS A.G.

Effective date: 20130131

REG Reference to a national code

Ref country code: PT

Ref legal event code: MM4A

Free format text: LAPSE DUE TO NON-PAYMENT OF FEES

Effective date: 20130725

REG Reference to a national code

Ref country code: NL

Ref legal event code: V1

Effective date: 20130801

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: PL

REG Reference to a national code

Ref country code: SE

Ref legal event code: EUG

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 20130125

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: ST

Effective date: 20130930

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: PT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20130725

Ref country code: DE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20130801

Ref country code: NL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20130801

Ref country code: CH

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20130131

Ref country code: LI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20130131

Ref country code: SE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20130126

Ref country code: BE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20130131

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R119

Ref document number: 59712692

Country of ref document: DE

Effective date: 20130801

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20130131

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20130125

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20130125

REG Reference to a national code

Ref country code: ES

Ref legal event code: FD2A

Effective date: 20140324

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: ES

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20130126